[發明專利]一種電磁波電阻率測井線圈系

有效

• 申請號: 201610112480.X
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105781538B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 張超;劉國強;夏正武;李艷紅;李士強;劉宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;G01V3/30
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

一種電磁波電阻率測井線圈系，由兩個諧振發射線圈和一個諧振接收線圈組成。諧振發射線圈通過導通控制電路與高頻電源相連，諧振發射線圈和諧振接收線圈無直接的物理連接，諧振接收線圈與信號接收與處理電路相連。諧振發射線圈和諧振接收線圈均由多匝線圈連接匹配電容組成，且諧振發射線圈和諧振接收線圈的諧振頻率相同。在同一個測量點，兩個諧振發射線圈依次與高頻電源導通連接，分別測量同一諧振接收線圈兩端的電壓幅度和相位。

技術領域

本發明涉及一種用于電磁波電阻率測井的線圈系統。

背景技術

電法測井通過電磁場分析與測量研究井眼周圍地層剖面的電導率或介電常數兩個電性參數的特征，進行地層評價。電磁波電阻率測井是一種常用的交流電測井方法，頻率一般介于100kHz-4MHz之間，通過測量接收線圈的幅度和相位衰減獲得地層電阻率和介電常數信息來對儲層情況進行評價。

隨著油氣資源開發進入中后期，大斜度井、水平井及多分支井占據的比重越來越大。傳統的電纜測井方法在鉆井完成之后才對井周參數進行測量，不能及時獲取真實地層信息指導鉆井儀器在儲層中的行進路徑。隨鉆電磁波電阻率測井技術在鉆井的同時實時獲取井眼周圍地層的電阻率信息，預估鉆頭距離儲層界面的距離，及時調整鉆頭走向，使其在最有價值的油氣藏中迂回鉆進，在鉆井中發揮著重要作用。

傳統電磁波電阻率測井儀器只能探測到井眼周圍2-3米范圍內的地層信息。然而，隨鉆測井對儀器的探測深度提出了更高的要求。如果探測深度太小，則不能及時預警儲層界面，導致地質人員沒有足夠的時間進行地質導向調整，鉆井儀器鉆出產層，對產能產生重大影響。

現有電磁波電阻率測井儀器一般采用單發雙收線圈系結構，測量兩接收線圈開路感應電動勢的幅度比和相位差信息。斯倫貝謝公司隨鉆電磁波電阻率測井儀器CDR和貝克休斯公司的隨鉆電磁波電阻率測井儀器MPR線圈系基本組成單元均為單發雙收線圈系結構，一個發射線圈激發高頻電磁場，在地層中感應產生渦流，地層中的渦流激發二次磁場，在接收線圈產生感應電動勢，同時測量兩個接收線圈的開路感應電動勢，開路電動勢中蘊含著地層的電特性信息。

探測深度主要由源距、頻率和地層電阻率決定。增大源距是有效提高探測深度的方法之一。

但是，接收線圈開路感應電動勢隨源距的增加衰減嚴重，導致增大源距后無法測量到接收線圈信號，或者信號過于微弱需要多次疊加和平均運算，延長測井時間，大大降低測井效率。接收線圈諧振可以增加電壓信號強度，接收線圈回路品質因數越高，電壓提高幅度越大， 源距可以越長，但是品質因數太大會導致電壓隨頻率和周圍地層參數等變化敏感。所以要根據實際測量地層的條件選擇合適的品質因數。然而，對于諧振發射和諧振接收方式，單發雙收線圈系難以保持兩接收線圈及外圍電路參數一致，同時在跨越電阻率對比度較高的地層分界面時，接收線圈參數及外圍連接電路參數易受環境影響而產生差異。采用諧振接收方式時線圈具有較高的品質因數，兩接收線圈的差異可能導致測量的電壓幅度比和相位差存在較大誤差，通過幅度比和相位差獲得的地層電阻率偏離真實地層值。

發明內容

為了克服增大源距導致接收線圈信號衰減嚴重的問題，本發明提出一種電磁波電阻率測井線圈系。本發明的發射線圈和接收線圈均采用諧振方式，并且線圈系采用雙發單收的結構形式。

本發明電磁波電阻率測井線圈系包括兩個諧振發射線圈和一個諧振接收線圈，構成雙發單收的線圈系。所述的諧振發射線圈通過發射線圈導通控制電路與高頻電源相連；諧振發射線圈和諧振接收線圈均為獨立的諧振回路，無直接的物理連接。諧振接收線圈和信號接收與處理電路相連。

所述高頻電源輸出頻率介于100kHz-4MHz之間的高頻信號，發射諧振線圈產生正弦交變電流，從而在周圍空間激發高頻電磁場。高頻電源的頻率和諧振發射線圈、諧振接收線圈的諧振頻率相同。